El ABC de la impresión 3D: hoy, impresión en vertical vs. impresión en horizontal

Unos días atrás estuve enseñando la impresora 3d y el proceso de impresión a unos conocidos que estaban de visita en casa y se interesaron por el artefacto, sus llamatives luces led y esa musiquilla curiosa que genera al imprimir y cuya causa todavía no he conseguido descubrir.

Me resulta curioso ver como pasaron del asombro inicial ante una máquina que les pareció salida de un episodio de Star Trek y aparentemente capaz de producir cualquier objeto, a la decepción final tras una charla de 20 minutos explicando los compromisos del diseño de piezas y del proceso de impresión, debido a las limitaciones físicas de este tipo de impresoras y materiales.

Como les pareció interesante la charleta, he decidido ilustrar algunas cuestiones que comentamos y que fueron surgiendo durante la conversación con imágenes de mis piezas imprimidas, mediante algunos artículos en el blog.

Quizás debería haber empezado por algunos conceptos básicos acerca del proceso de impresión en las impresoras de filamento, pero como estoy trabajando con estas piezas y tengo imágenes fresquitas, me ha parecido más interesante comenzar por aquí. Tampoco tengo un guión ni un esquema de contenidos, así que puede que no vuelva a escribir un artículo sobre este tema... o puede que si.

Así que me he puesto manos a la obra y aquí va el primer capítulo de este ABC de la impresión 3d: impresión vertical vs. impresión horizontal.

 

Impresión vertical vs. impresión horizontal

 

 Lo que se ve en la imagen son dos piezas planas de 30x30mm. y unos 2mm. de grosor que reflejan el tipo de acabado de que podemos conseguir imprimiendo la pieza en una u otra orientación.

La pieza de la izquierda ha sido imprimida en horizontal, es decir, tal y como se ve en la imagen. "Apoyando" en la base de impresión la cara inferior con unas dimensiones de 30x30mm y con la cara visible hacia arriba, en la cual se puede observar a simple vista el "rayado" del material que refleja el recorrido del extrusor al depositar el plástico. La fotografiá tiene zoom y los detalles siempre aparecen exagerados, pero ilustra perfectamente el tipo de acabado en una superficie plana paralela a la base que podemos conseguir.

En la pieza de la derecha la orientación ha sido vertical. Esto quiere decir que la pieza se ha ido construyendo sobre uno de los lados de 30x2mm. Tal y como he tomado la imagen, la cara de apoyo es la de la derecha y se puede apreciar en la superficie una línea (que se corresponde con un fallo en la impresión) que ilustra la dirección de las sucesivas capas.

Comparando las 2 superficies, vemos que la impresora ofrece un acabado mucho más "fino" en las superficies planas al imprimir en vertical, y es posible realizar detalles con mucha más resolución y mejor acabado que en horizontal (algo que ilustraré en el futuro con otras piezas), pero la impresión horizontal para este tipo de piezas nos otorga una serie de ventajas considerables.

La primera es el tiempo de impresión, que por las características de la pieza (altura de la pieza pequeña respecto al tamaño de la base), es un 25% menor imprimiendo en horizontal. Parece una tontería, pero cuando tienes que imprimir casi 200 placas como estas, pasamos de 8500 a 2900 minutos. Y en los 5600 minutos que nos ahorramos, se pueden imprimir muchas otras cosas.

La segunda es la probabilidad de errores de impresión. En horizontal y para estas piezas, es difícil que ocurran fallos que arruinen la impresión, pero en vertical la probabilidad de que ocurran errores es directamente proporcional a la altura de la pieza. Como se ve en la imagen, a una altura de unos 2cm. (y quizás debido a una mala nivelación de la base de impresión por mi parte) la impresora ha creado una línea en la superfice que estropea el acabado y obliga a tener que "pulir" la pieza. En este caso es un fallo pequeño que puede ser solucionado a base de lija, pero es un fallo al fin y al cabo. 

También se pueden apreciar en los bordes que en la imagen aparecen arriba y abajo (pero que con la pieza en vertical estaban a la izquierda y derecha de la dirección de impresión) un acabado con ciertas "protuberancias". Esto es debido a que el extrusor al comenzar una nueva capa, añade más cantidad de plástico de la que debería y se desparrama más allá del contorno original de la pieza, y al terminar la capa y antes de levantarse, deposita igualmente más cantidad de la necesaria. Cuando la boquilla se mueve y roza el plástico todavía fundido, puede arrastrarlo ligeramente y eso hace que el efecto sea todavía más acusado.

Finalmente, por el diseño de la pieza con esos rebajes en el centro de cada uno de los laterales, se puede apreciar en la cara de la derecha (la que apoyaba sobre la base) que al imprimir en vertical estos rebajes forman un saliente en el que la impresora tiene que ir depositando material "sobre el aire" y aunque en la imágen no se distingue con claridad, se puede apreciar la dificultad que ha tenido el plástico para mantenerse sobre el vacío y el acabado no es demasiado bueno.

Este último problema podría solventarse añadiendo material de soporte. Pero el soporte añade tiempo de impresión y hay que eliminarlo posteriormente, con lo que añadimos más tiempo de impresión y postproducción. No obstante, del material de soporte hablaremos otro día.

La conjunción de mayor tiempo de impresión y probabilidad de errores, da lugar a un problema mucho mayor, que es el de tener que parar la impresión y tener que volver a empezar.

Como indicábamos en la pieza imprimida en vertical, hay un error a unos 2cm. de altura. Si el error hubiera sido más grave, tanto como para desechar la pieza, habríamos parado la máquina y perdido unos 28min. de tiempo de impresión. Volver a imprimir la pieza supondría tener que empezar de 0, y en caso de éxito, gastar otros 42 min. para terminarla.

En el caso de la imagen, se imprimieron 8 placas a la vez y el error se produjo en todas ellas por igual a esa misma altura de 2cm.. Pero al ser 8 piezas, el tiempo de impresión hasta ese momento era de unos 224min. (28 por pieza).

Haber parado la máquina hubiera supuesto perder casi 4 horas de trabajo y tener que recuperarlas posteriormente.

Imprimiendo en horizontal, el riesgo de error es mucho menor y al consumir menos tiempo, cualquier parón y vuelta a empezar supone una pérdida de tiempo mucho más aceptable.

Así que a la hora de imprimir cualquier pieza, hay que tener en cuenta que podemos conseguir mucho más detalle y un acabado muy limpio imprimiendo las superficies planas en vertical, pero los posibles fallos y la pérdida de tiempo nos obliga a tener mucho cuidado y valorar muy bien el riesgo, y especialmente, a calibrar bien la base antes de cualquier impresión de una pieza que presente una altura relevante.

Y esto es todo amigos...